By Reginald DaveyReviewed by Dr. Mary Cooke, Ph.D.

Videnskabelig forskning på områder som lægemiddeludvikling og fødevareindustrien kræver streng testning af nye kemiske forbindelser for at fastslå deres sikkerhed til det åbne marked og menneskelig brug.

En vigtig test er en test af et stofs potentielle genotoksiske virkninger. Denne artikel giver et overblik over emnet, og hvorfor det er så vigtigt, at dette testes.

Image Credit: CA-SSIS/.com

Hvad er genotoksicitet?

I genetik er genotoksicitet et begreb, der beskriver egenskaberne ved kemikalier, der vedrører deres evne til at forårsage skade på genetisk materiale. Dette kan føre til mutationer og eventuelt forskellige typer kræft.

Genotoksicitet svarer til og kan forveksles med mutagenicitet, bortset fra at alle mutagene stoffer er genotoksiske, mens omvendt ikke alle genotoksiske stoffer er mutagene.

Genotoksicitet kan føre til indirekte eller direkte virkninger på DNA’et, herunder mutationsinduktion, aktivering af uhensigtsmæssige hændelser og direkte DNA-skader, der fører til mutationer. Det medfører direkte, arvelige ændringer, der kan overføres til fremtidige generationer af celler.

Hvor dette normalt ville blive afbødet af organismen via DNA-reparation eller processen med apoptose (kontrolleret celledød), kan skaden ikke altid repareres, hvilket fører til mutagenese.

Genotoksiner kan omfatte kemiske stoffer og stråling. Afhængigt af deres virkninger i en organisme kan genotoksiner kategoriseres således:

• Carcinogener (kræftfremkaldende stoffer)
• Mutagens (mutationsfremkaldende stoffer)
• Teratogener (fosterskaderfremkaldende stoffer)

Der er to forskellige virkninger af et genotoksisk stof i en eukaryote organisme, afhængigt af hvilken celletype, der rammes. I somatiske celler kan genetiske skader føre til malignitet (kræft), mens der i kønsceller kan forekomme arvelige mutationer, der fører til fødselsdefekter.

Genotoksiske agenser forårsager ofte skader, herunder enkelt- og dobbeltstrengsbrud i DNA, strukturelle og numeriske kromosomale aberrationer, punktmutationer og tab af excisionsreparation. Viden om de potentielle virkninger af kemikaliet er afgørende, hvis den offentlige sikkerhed skal garanteres.

Genotoksicitetsundersøgelser:

Evalueringen af genotoksicitetsvirkningerne af forskellige materialer til brug som lægemiddelkomponenter er af afgørende betydning. For eksempel kan krom, som er et overgangsmetal, forårsage DNA-læsioner, som kan føre til carcinogenese.

Pyrrolizidinalkaloider er stoffer, der forekommer i plantearter, men som er giftige for dyr, herunder mennesker. Næsten halvdelen af alle PA’er er klassificeret som genotoksiske, og mange er tumorigene. Mange kemikalier har potentiale til at være genotoksiske og i forlængelse heraf mutagene.

Mange forskellige teknikker kan anvendes til at teste for et stofs genotoksicitet. Disse kan enten være in-vivo- eller in-vitro-tests og omfatter:

• Ames Assay – Denne almindeligt anvendte teknik anvender flere bakteriestammer af Salmonella typhimurium til at sammenligne forskellige genetiske ændringer og vurdere et stofs genotoksicitet. Bakterierne inkuberes med histidin, som de har brug for, men som de ikke kan producere. Alle stammer, der er tilbage i live ved forsøgets afslutning, vil derfor være muteret til at syntetisere histidin, hvilket indikerer, at kemikaliet er potentielt genotoksisk. Denne teknik er nyttig til identifikation af frameshift- og punktmutationer.
• Comet Assay (single-cell gelelektroforese) – En anden almindeligt anvendt teknik, der måler DNA-strengbrud i celler. Cellerne er indlejret i agarose og lyseres med detergenter og højt salt. Der dannes kometlignende strukturer (deraf navnet) med beskadigede DNA-strenge med dobbeltstrengsbrud, der vandrer mod anoden. Denne teknik er fordelagtig, da den kan påvise lave niveauer af DNA-skader og er en forholdsvis enkel og billig procedure, der giver hurtige resultater. Et kometforsøg afslører imidlertid ikke den underliggende mekanisme for den genotoksiske virkning af kemikaliet.
• Mikronukleustest (MN) – Dette er en toksikologisk teknik, der er bredt anerkendt som et af de mest pålidelige og vellykkede forsøg til genotoksiske undersøgelser. En mikronukleus er en uregelmæssig kerne, der indeholder kromosomale fragmenter, som dannes under anafasen i mitose eller meiose under cellereplikation. Ved at undersøge antallet af mikrokerner, der produceres i celler, som er blevet udsat for det kemiske stof, der analyseres, kan potentielle genotoksiske og mutagene egenskaber vurderes.

I mange genotoksicitetsundersøgelser anvendes flere analysemetoder i forbindelse med hinanden for at danne et fuldstændigt billede af et kemisk stofs genotoksiske potentiale.

Thalidomid: Et eksempel på behovet for grundige genotoksicitetsundersøgelser

Testning af nye og nye lægemidlers potentielle skadelige virkninger er af afgørende betydning for at sikre offentlighedens sikkerhed. Et berømt historisk tilfælde, som kunne have været undgået, hvis der var blevet foretaget ordentlige genotoksicitetsundersøgelser, er thalidomid, et beroligende lægemiddel, der blev opdaget i 1950’erne, og som blev ordineret til gravide kvinder for at lindre kvalme, men som forårsagede alvorlige fosteranormaliteter, herunder lemfejl og fravær af normale åbninger i mave-tarmkanalen hos tusindvis af børn verden over.

Selv om kapitlet var tragisk, førte det til vedtagelsen af strengere testprocedurer og en række regler for medicinalindustrien.

Dette styrker behovet for sådanne test for at sikre offentlighedens sikkerhed, når et nyt lægemiddel frigives på markedet, og en ordentlig screening for genotoksiske egenskaber ved kemikalier, der kan frigives til brug i forskellige industrier.

Videre læsning

• Alt indhold om genetik
• Hvad er genetik?
• Genetikkens historie
• Genetik og genekspression
• Genetisk ændring

Skrevet af

Reginald Davey

Reg Davey er freelance tekstforfatter og redaktør med base i Nottingham i Det Forenede Kongerige. At skrive for News Medical repræsenterer en samling af forskellige interesser og områder, som han har været interesseret i og involveret i gennem årene, herunder mikrobiologi, biomedicinsk videnskab og miljøvidenskab.

Citationer